混凝土房屋建筑施工期结构性能分析

    在混凝土的施工过程中常受很多因素影响,各种因素均会使其性能产生变异。本文针对混凝土在施工期间的结构性能,从工作性能、强度、耐久性等方面对它展开深入探讨,以供业内同行互相参考学习。
    关键词:结构性能;混凝土;工作性;强度;耐久性
    引言
    目前,随着我国经济的飞速发展,我国的建筑工程建设的正处于发展高峰期,如果在生产过程中对砼质量不够重视,将会带来巨大的代价。而混凝土生产供应是一个连续过程,但混凝土又是一种成品后不能马上被后续检验工作完全证实是否合格而要立即浇筑使用的产品。在它的施工过程中常受不同方面因素影响,均会使生产出的混凝土质量产生变异。优质的商品混凝土必须是工作性能好、强度合格、耐久性好混凝土。三者是一个有机的整体,相互影响、缺一不可。而在更多的时候,我们对水泥混凝土的印象,往往只记得有强度和配合比的要求,而对于强度、配合比以外的其它内在因素的了解,却少之又少。但作为一名工程技术人员,为了能更好的管好工程,正确指导现场施工,对于水泥混凝土的认识,却不能仅限于此,不能只知皮毛,而要潜心研究,对它的反应原理、影响因素等进行深入学习,只有这样,才能准确地掌握它的特性,才能对混凝土结构的质量管理进行有效控制。下面,本人将结合自身实践,针对水泥混凝土这一特定物质,从工作性能、强度、耐久性等方面对它展开深入探讨,以供业内同行互相参考学习。
    1 施工期间的结构性能分析
    1.1 工作性
    混凝土在施工期间的结构性能根据不同结构应满足相应的坍落度、含气量、泌水率和温度的不同要求。普通混凝土的工作性是用坍落度来评价的,从流变学的观点看,坍落度表征的是拌合物的屈服值,只反映其流动能力的大小,而反映不出流动的快慢,这需要用塑性粘度的大小来反映,若坍落度相同,粘度大的流动慢,施工时填充模型的速度就慢,粘度过大就会增大施工难度,粘度小,流动快,施工方便,但粘度过小易产生离析与泌水使均匀性变坏,因此要控制好粘度的大小,对普通混凝土,由于用水量大,水胶比大,振捣施工,粘度的影响并不突出,用坍落度一项指标就够了,但对高性能混凝土来说,由于用水量少,水胶比低,掺有高效减水剂和矿物细掺料,使拌合物呈现出:坍落度大、粘度大、均匀性好(不离析、泌水少)的特点,而且多数是泵送施工,有的还是免振自流平施工,粘度的影响就十分突出,因此单靠坍落度一项指标就不够了,这需要一项表征粘度大小的指标,目前国际上已提出了很多种测试工作性的新方法试图解决这一问题,常用的有L形流动试验,O形(或V形)漏斗试验、充填性试验、钢筋通过性试验、砂浆流变试验等等。据反映,上述方法尚不理想,正在不断改进完善之中。
    目前国内一般的作法是:坍落度试验
    先按正规试验方法,测出坍落度S与扩展度D两个指标;再用倒置的坍落度筒,测定筒内拌合物自由下落的排空时间ts。这就是粘性指标。泵送混凝土坍落度S应在120～200mm范围,ts是粘度指标,当ts=5～25s时,表示拌合物粘度良好,其扩展度D值宜>500mm,当ts<5s时说明粘度太小或>25s时粘度又太大,都表示粘度不好工作性差,需再作调整[2]。
    高性能混凝土拌合物的工作性比強度还重要,是混凝土浇筑质量的关键。对仅要求高流动性和高可泵性时,坍落度应大于180mm;要求免振时,坍落度应大于250mm。拌合物应体积稳定、不离析、不泌水。
    1.2 强度
    对现浇混凝土,24h标养试件抗压强度≤12Mpa,目的是为了提高抗裂性,28d标养试件与28d同条件养护试件抗压强度,均要求满足设计要求,56d标养试件抗压强度要求≥110%设计强度值,对预制构件(如轨枕,电杆,预应力梁等),其28d标养与同条件养护的试件强度均应满足设计要求,56d标养试件强度要求≥110%设计强度值[5]。
    高性能混凝土的强度一般都很高,而且早期强度也高,高强混凝土多数是高性能混凝土,但高性能混凝土不一定是高强的。由于用水量少,水胶比低,掺有矿物掺合料,在强度发展与检查性试件的测试上,具有与普通混凝土不同的特点。试件强度与结构实际强度的差别按现行规范,结构物的强度都是以标养的试件强度来表征的,这对普通混凝土结构来讲是合适的,但对高性能混凝土来说就不合适了。因为结构物体积大,由于高性能混凝土的水胶比小,用水量低,水泥用量多,内部水化热很大,混凝土温升就很高,一般都大大超过20℃,强度发展就很快,而试件体积小,标养温度为20℃,混凝土温升低,强度发展慢,所以标养强度大大低于结构物实际强度,因此标养的试件强度就不能代表结构物的实际强度,如果采取试件与结构物同条件现场养护,两者强度相差也很大,因此有人提出试件按“温度跟踪养护”(同温养护),即在结构物内部布点测温,按测定的温度养护试件,并随时调整养护温度,使试件与结构物内部始终保持相同温度。这样处于同温养护的试件强度才能代表结构物内部的真实强度。养护,以对实际结构中的混凝土强度作出明确评估。因此《高强混凝土结构设计与施工指南》指出,对于重要工程,应同时抽取多组标准立方体试件,分别进行标准养护、密封下同温养护和密封下的标准温度。
    1.3 耐久性
    混凝土6大耐久性指标是指混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性、抗碱骨料反应性。混凝土抗裂性以抗裂试件侧面出现裂纹越晚、裂纹宽度越小为越好;混凝土保护层满足设计的规定;混凝土的抗碱骨料反应性能应满足设计的规定:骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱碳酸盐反应岩石柱膨胀率应小于0.10%,当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时,除了混凝土的碱含量小于3kg/m3外,还在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和料和复合外加剂,并应证明抑制有效;抗冻性大于F200次;抗渗性大于P20[5]。
    混凝土材料的耐久性对结构物的使用寿命、维护和安全具有极其重要的作用,历来统计资料表明,结构物在使用过程中的失效、破坏、突发事故的发生,都是由于耐久性不够引起的,而不是强度欠缺所致。就国内来说,据1995年国家统计的和建设部的统计,在60亿m2的城镇房屋中,就有半数需要进行修缮和加固,其中有30亿m2,需亟待加固改造才能正常使用。另据2008年统计,在90亿m2城镇民用建筑中,有50亿m2需要加固,其中15亿m2急需修理加固。
    1.4 环境因素对混凝土的影响
    ①炎热干燥气候收缩引起混凝土开裂;
    ②水泥水化不充分,混凝土强度降低;
    ③混凝土中微细孔中某些化合物结晶产生的结晶压;
    ④水的渗透冻融交替引起从混凝土表面剥落开始的破坏;
    ⑤Cl-离子的渗透腐蚀钢筋;
    ⑥硫酸盐侵蚀造成混凝土膨胀、开裂、强度下降;
    ⑦化学侵蚀、软水侵蚀、溶蚀;
    ⑧碱——集料反应;
    ⑨胶凝材料中CaO和MgO的水化生成物中过量的钙矾石引起体积膨胀;
    ⑩大气中CO2引起的钢筋锈蚀;
    2 结束语
    混凝土在施工期间性能的好坏,既影响建筑物的安全,也影响建筑物的造价,影响混凝土施工期间的结构性能的因素很多,我们要综合考虑。因此在施工中我们必须对混凝土的施工结构性能有足够的重视。